研究發現abLIM1的液液相分離誘導微絲網絡自組裝

　　PNAS在線發表了中國科學院分子細胞科學卓越創新中心朱學良研究組、上海科技大學及中科院生物物理研究所等合作的最新研究成果，論文題目為Self-construction of actin networks through phase separation-induced abLIM1 condensates。研究人員發現蛋白質可通過液-液相分離（liquid-liquid phase separation，LLPS）形成的液態凝聚體（condensate）聚合并交聯微絲，并自發形成微絲網絡。

　　微絲是由肌動蛋白聚合而成的細胞骨架，直徑約8納米，是細胞的遷移、分裂、形態發生與維持，以及肌肉收縮等生命活動所必需的。在細胞內，肌動蛋白需要先在成核因子的輔助下形成多聚體，然后以這些多聚體為“種子”發生快速的聚合反應，使微絲的長度迅速延伸。微絲具有高度動態性，并可被各種微絲結合蛋白交聯成束狀、網狀、分枝狀等網絡結構，以行使不同功能。

　　蛋白質的LLPS指溶解的蛋白質通過分子間的多位點相互作用形成超大分子網絡，從而以液滴樣凝聚體的方式出現在水溶液中的現象，是細胞內“無膜細胞器”自主形成的基礎。凝聚體可展示出比溶解的蛋白質更高的生物活性，并具有液體的流動性等迥異于單個分子的性質。研究人員據此推測，某些微絲結合蛋白或許會通過LLPS發揮功能。

　　abLIM1是微絲結合蛋白Dematin家族的4個成員之一。Dematin由含有數百個氨基酸殘基的內在無序區域（intrinsically disordered region, IDR）和數十個氨基酸的微絲結合區域（VHP）構成。它主要定位在血紅細胞的質膜下的微絲（也稱細胞皮層微絲）上，增強血紅細胞在外力作用下維持其細胞形態的能力。abLIM1除具有與Dematin同源的IDR和VHP外，其全長蛋白質（abLIM-L）在氮端還增加了4個LIM結構域，但也可表達成含3個LIM（abLIM-M）和無LIM（abLIM-S）的異構體。前期研究發現，abLIM1只表達于紅細胞之外的細胞類型中，但同樣也是定位在皮層微絲上，并通過增加微絲網絡的致密度幫助維持細胞形態，避免細胞膜在機械力作用下脫離皮層骨架。研究發現，abLIM1的IDR具有較強的LLPS能力，其LIM結構域則抑制這種能力，其主要表達的異構體abLIM-M或模擬abLIM-S的截短體ΔLIM所形成的凝聚體不僅能促進微絲成核，還可沿微絲流動并將微絲“黏”成束。在體外，單個的凝聚體會長出致密的放射狀微絲束，形成微絲星狀體（aster）（圖A-B），而在富含凝聚體沉淀的支持面上方則會自發形成一層縱橫交錯的微絲束網絡（圖C）。僅有其IDR的凝聚體和抑制了相分離能力的突變體均不具備促進微絲成核或形成上述微絲束網絡的能力。因此，abLIM1可通過LLPS形成微絲特異性的“膠水”而自組織微絲網絡（圖D）。上述研究有助于認識abLIM1及其家族成員在細胞內的功能，并拓展了對相分離介導亞細胞結構形成的機制的認知。